はじめに

仮想化は使いたいアプリケーションだけでなく OS も含めてまるごと動かす仕組みです。これでは、ゲスト OS とホスト OS が同じ Linux であればカーネルなどを重複してロードすることになり無駄にメモリを消費してしまいます。

OS のカーネルはホストのものをそのまま使いますが、アプリケーションから見て自由に使える OS 環境があるというのがコンテナです。アプリケーションがなにをしても全体が壊れない、他へ影響がない箱をイメージです。

Mac 上ではコンテナは動かないので、例えば Docker for Mac では Linux を内部で立ち上げています。

コンテナを支える技術

コンテナを実現するための Linux カーネルの機能にコントロールグループと名前空間があります。

コントロールグループ cgroups

CPU
メモリ
ブロックデバイス
ネットワーク
/dev以下のデバイスファイル

これらの使用量とアクセスを制限できます。

名前空間 namespace

プロセス ID
ネットワーク(インターフェース、ルーティングテーブル、ソケット等)
マウント(ファイルシステム)
UTS(ホスト名)
IPC(セマフォ、MQ、共有メモリなどのプロセス間通信)
ユーザー(UID,GID)

これらの名前空間を分離できます。名前空間を分離すると、親となるホスト OS のリソースの許可された一部しか見えなくなり、コンテナが独立してるように見えます。まるで、自分以外いない世界になります。

コンテナを作ってみた

Docker は Go で書かれており、コアとなるライブラリとしてlibcontainerが使われています。

libcontainer（リブコンテナ）は Go 言語のネイティブな実装であり、名前空間・cgroup・機能・ファイルシステムへのアクセス管理を持つコンテナを作成します。コンテナを作成後、コンテナに対してライフサイクル上の追加操作を可能にします。http://docs.docker.jp/v1.11/engine/reference/glossary.html#libcontainer

github.com

Mac でコンテナが動かないので動作環境も Docker で立てました。 Mac上にDocker(Linux環境)があり、 Docker(Linux環境)上で自作コンテナを動かします。

このリポジトリで作成しました。 github.com

main.goはlibcontainerでコンテナを作るコードです。 libcontainerのREADMEやテストコードを参考にしました。

1. 自作コンテナでのベースイメージを準備します

$ docker pull alpine
$ docker run --name alpine alpine
$ docker export alpine > alpine.tar
$ mkdir rootfs
$ tar -C rootfs -xvf alpine.tar

2. DockerでLinux環境を作ります

Macでは自作コンテナは動きません。

$ docker build -t orenocontainer .
$ docker run --privileged -it orenocontainer /bin/bash

以下のDockerfileを書きました。

# Dockerfile
FROM golang:1.14

WORKDIR /go/src/github.com/kotaroooo0/orenocontainer

COPY main.go ./
COPY rootfs ./rootfs
RUN go get -v .
RUN go build -o orenocontainer main.go

3. Docker上のLinux環境で自作コンテナを動かします

Goで書いた自作コンテナを起動します。

# Dockerコンテナ内
$ orenocontainer
/bin/sh: 0: can\'t access tty; job control turned off

# 自作コンテナ内
$ go
/bin/sh: 7: go: not found
$ hostname
83409d06ecab
(TODO: これをconfigで設定したtestingに表示できるようにしたい)
$ exit
(Dokerコンテナに戻る)

自作コンテナのホストであるDockerではgoコマンドが使えましたが、自作コンテナ内では使えなくなっています。これは名前空間を分離したことにより実現されました。

残念な点として、hostnameした際にDockerコンテナと同じホスト名が表示されてしまいました。ここは、main.goで定義したホスト名(testing)が表示されてほしかったです。

exitでDockerからホスト(Mac)に戻れるように、exitコマンドで自作コンテナからDockerに戻ることができます。

おわりに

Dockerでも使われているlibcontainerを使って、コンテナ自作をしてみました。 hostnameで期待通りの動作をすることはできませんでした。今後また改善していけたら良いなと思います。また、Macでコンテナを開発するの厳しいなと感じました。

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:gijutsu_burogu:

俺のコンテナ - libcontainerでコンテナを作ってみた